FR2760838A1 - Circuit fluidique integre d'execution d'un processus de preparation ou d'analyse d'un echantillon de matiere fluide, son procede de fabrication et appareil d'exploitation de ce circuit - Google Patents

Abstract

Le circuit comprend une entrée (3) pour l'injection d'un échantillon de matière à préparer ou à analyser dans le circuit, des cuvettes (6, 7, 9, 11, 12) remplies de compositions de fluide intervenant dans la préparation ou l'analyse de l'échantillon et un réseau de canaux (4, 6', 8, 13, 14) d'écoulement des fluides présents dans le circuit L'entrée (3) , les cuvettes (6, 7, 9, 11, 12) et les canaux (4, 6', 8, 13, 14) comprennent chacun un élément de paroi déformable entre une première position où il autorise la présence d'un fluide sous sa surface et une deuxième position où il est appliqué contre une surface indéformable placée en regard, après expulsion du fluide contenu entre lesdites surfaces.Application à l'analyse chimique ou biologique.

Description

La présente invention est relative à un circuit fluidique intégré d'exécution d'un processus de préparation ou d'analyse d'un échantillon de matière fluide et, plus particulièrement, à un tel circuit comprenant au moins une entrée pour l'injection d'un échantillon de matière fluide à préparer ou à analyser dans le circuit, au moins une cuvette remplie d'une composition de fluide intervenant dans la préparation ou l'analyse de l'échantillon et un réseau de canaux d'écoulement des fluides présents dans le circuit.

Pour l'analyse de molécules biologiques, telles que des molécules d'ADN en vue de l'identification d'agents infectieux (virus, bactéries, parasites, etc. ..) on connaît aujourd'hui plusieurs procédés biotechnologiques qui opèrent soit par reconnaissance de gènes, soit par identification de produits exprimés par les gènes.

L'identification des gènes s'opère classiquement par analyse des molécules d'ADN, cette analyse faisant intervenir une suite d'opérations de purification, de neutralisation, de dénaturation, de mélange avec des bases azotées, d'amplification par cyclages thermiques suivant la technique "PCR" par exemple, d'hybridation et de détection. L'identification de protéines exprimées par les gènes s'opère par des dosages immuno-enzymatiques, par exemple suivant le procédé connu sous le nom d'ELISA.

Dans tous les cas, l'analyse implique un certain nombres d'étapes successives de mise en oeuvre délicate et donc coûteuses, lorsqu'elles sont exécutées avec des moyens classiques et du personnel spécialisé.

Pour abaisser le coût de ces analyses, on a proposé, dans l'article intitulé "Miniaturized genetic-analysis system" par Rolfe C. Anderson, Gregory J. Bogdan et
Robert J. Lipshutz présenté à la conférence intitulée
Micro fabrication technology for biomedical applications" qui s'est tenue à San José, Californie, USA les 24 et 25 octobre 1996, un "chargeur" ou circuit miniature d'analyse génétique, par hybridation d'un échantillon d'acide nucléique, cette cartouche prenant la forme d'une plaquette en polycarbonate dans laquelle sont moulées des cavités ou "réacteurs" où s'exécutent diverses étapes successives du procédé d'analyse mis en oeuvre, des canaux également moulés dans la plaquette interconnectant ces cavités.

On a également proposé de réaliser des circuits de ce type dans du quartz, par microgravure de cavités et de canaux à l'aide de NH4F/HF puis soudure d'un couvercle sur le circuit, comme décrit dans la publication du Oak
Ridge National Laboratory intitulée "Integrated microdevice for chemical and biochemical analysis" par Michel Ramsay, publiée lors de la conférence précitée ou par micromoulage de silicone ou de PDMS à partir d'un moule réalisé par gravure par ions réactifs (RIE) comme décrit dans la publication intitulée "New materials for chip-based bioanalytical devices : molded silicone elastomer microstructures for capillary electrophoresis" par Carlos
Essenhauser et al., Ciba Ltd., publiée lors de la conférence précitée.

Dans toutes les réalisations évoquées ci-dessus, les réactifs et autres milieux liquides nécessaires sont introduits dans les circuits à l'aide de pipettes ou de réservoirs, depuis l'extérieur des circuits. Elles impliquent donc des manipulations incompatibles avec une automatisation totale des diverses étapes des analyses à mettre en oeuvre, automatisation qui est souhaitable notamment du point de vue économique et du point de vue pratique.

La présente invention a précisément pour but de réaliser un circuit fluidique intégré d'exécution d'un processus de préparation ou d'analyse d'un échantillon de matière fluide, conçu pour assurer un enchaînement automatique des diverses étapes dudit processus, ce circuit intégrant tous les moyens, milieux ou réactifs nécessaires à l'exécution de ce processus.

La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel circuit qui soit de fabrication peu coûteuse, prêt à l'emploi et à usage unique.

La présente invention a encore pour but de réaliser un appareil d'exploitation d'un tel circuit et de fournir un procédé de fabrication de ce circuit.

On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un circuit fluidique d'exécution d'un processus de préparation ou d'analyse d'un échantillon de matière fluide, du type qui comprend au moins une entrée pour l'injection dudit échantillon dans le circuit, au moins une cuvette remplie d'une composition de fluide intervenant dans la préparation ou l'analyse de l'échantillon et un réseau de canaux d'écoulement des fluides présents dans le circuit. Suivant l'invention, l'un au moins de ladite entrée, ladite cuvette et desdits canaux comprend un élément de paroi déformable entre une première position où il autorise la présence d'un fluide sous sa surface et une deuxième position où il est appliqué contre une surface indéformable placée en regard, après expulsion du fluide contenu entre lesdites surfaces.

Comme on le verra dans la suite, l'écrasement des éléments de paroi déformables du circuit permet de déclencher très simplement les diverses étapes du processus de préparation ou d'analyse, suivant une séquence rigoureusement prédéterminée, et ceci avec des moyens simples et peu coûteux, donc particulièrement économiques.

Suivant une autre caractéristique de la présente invention, le circuit comprend une plaque rigide et un feuillet en un matériau plastiquement déformable fixé sur ladite plaque rigide, des éléments de surface en regard de ladite plaque et de ladite feuille délimitant le volume intérieur de chacun desdits canaux, cuvettes et entrée.

Suivant un mode de réalisation préféré du circuit selon l'invention, au moins un desdits volumes est formé dans ledit feuillet. Suivant une variante, au moins un desdits volumes est creusé dans la plaque rigide.

Suivant encore une autre caractéristique du circuit suivant l'invention, celui-ci comprend un canal central rectiligne raccordé, à une extrémité, à l'entrée du circuit et au moins une cuvette disposée latéralement par rapport audit canal central et raccordée à celui-ci par un canal latéral incliné sur l'axe du canal central d'un angle aigu s'ouvrant vers l'entrée du circuit.

L'invention fournit aussi un appareil d'exploitation de ce circuit comprenant des moyens de support du circuit, un galet en matériau élastique et des moyens pour faire rouler ledit galet sur ledit circuit de manière à écraser séquentiellement les canaux, cuvettes et entrée du circuit, pour l'exécution d'un processus de préparation ou d'analyse d'un échantillon de matière fluide injecté à l'entrée du circuit.

L'invention fournit encore un procédé de fabrication du circuit selon l'invention, suivant lequel on forme des canaux, cuvettes et une entrée du circuit dans un premier élément généralement plan formant partie de ce circuit, on insère des capsules frangibles de fluides, et d'autres organes, dans lesdites cuvettes du circuit et on fixe un deuxième élément généralement plan contre ledit premier élément, pour fermer lesdites cuvettes. Suivant un mode de réalisation, lesdites capsules frangibles sont formées par déformation sous vide d'une feuille de matière souple, remplissage d'alvéoles formées par aspiration locale de ladite feuille avec un fluide prédéterminé, scellement desdites alvéoles par soudure d'une deuxième feuille sur la première et individualisation des capsules ainsi formées.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une représentation schématique, en plan, d'un mode de réalisation préféré du circuit fluidique intégré suivant l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique des organes essentiels d'un appareil d'exploitation du circuit de la figure 1,
- la figure 3 illustre schématiquement le fonctionnement d'un autre mode de réalisation du circuit suivant l'invention,
- la figure 4 illustre un procédé de fabrication de capsules formant partie du circuit suivant l'invention, et
- la figure 5 illustre schématiquement un procédé de fabrication du circuit fluidique intégré suivant l'invention.

On se réfère aux figures 1 et 2 du dessin annexé où il apparaît que le circuit représenté est constitué d'un élément généralement plan formé dans un feuillet rectangulaire 1 en un matériau plastiquement déformable, embossé de manière à former dans ce feuillet un ensemble de cuvettes, ou chambres, et de canaux, ces cuvettes et canaux étant fermés sur un côté par un deuxième élément généralement plan formé par une plaque rigide 2 (voir figure 2) fixée contre le feuillet 1. Le feuillet 1 peut être formé d'un complexe tel que le complexe aluminium/polyéthylène couramment utilisé dans les industries du conditionnement et d'emballage de produits alimentaires ou pharmaceutiques. La couche d'aluminium du complexe lui donne la déformabilité nécessaire à la formation permanente des canaux et cuvettes, par embossage d'une matrice de forme complémentaire à celle desdits canaux et cuvettes. La couche de polyéthylène assure une bonne isolation par son inertie chimique, présente un caractère hydrophobe et peut être thermosoudée.

La plaque 2 peut être constituée de verre recouvert de silane pour permettre sa fixation au polyéthylène du complexe 1 par soudure ou collage. Elle peut aussi être constituée d'une matière plastique présentant l'inertie chimique nécessaire dans l'application souhaitée.

Le feuillet 1 et la plaque 2 sont fixés l'un à l'autre à l'aide d'un adhésif à polymérisation sous rayonnement ultraviolet ou par thermosoudage, par exemple.

On va maintenant décrire en détail le circuit représenté aux figures 1 et 2, étant entendu que la structure de ce circuit, adaptée à une application spécifique, est susceptible de nombreuses variations destinées à adapter ledit circuit à tel ou tel processus d'analyse biologique ou chimique.

Une application plus particulièrement visée par la présente invention concerne l'identification d'agents infectieux tels que virus, bactéries ou parasites, présents dans des fluides corporels ou dans des produits alimentaires, par exemple. Cette identification peut s'opérer, comme on l'a vu plus haut, par la reconnaissance des gènes desdits agents, processus qui implique, de manière connue, une segmentation d'une molécule d'ADN, une amplification par la réaction en chaîne dite PCR (de l'anglais Polymerase Chain Reaction), puis une hybridation. Le circuit des figures 1 et 2 est plus particulièrement conçu pour exécuter un tel processus d'identification.

Pour ce faire le circuit comprend (voir figure 1) une entrée 3 ouverte sur un bord du circuit pour recevoir un échantillon de molécules d'ADN à identifier, ces molécules ayant été obtenues par l'un quelconque des procédés d'extraction connus à cet effet (centrifugation, filtration, etc...).

Le circuit comprend en outre, à partir de l'entrée 3, un canal central rectiligne 4 débouchant dans un filtre 5 lui-même raccordé à un réservoir, ou cuvette, 6 par un canal latéral 6' débouchant à son amont. Le filtre 5 est destiné à arrêter des débris ou précipités contenus dans l'échantillon à analyser. Le réservoir 6 contient un milieu liquide dit "tampon de PCR", propre à permettre une amplification par la technique "PCR" dans une chambre 7 située en aval du filtre 5 dans le canal central 4.

Cette chambre 7 est aussi connectée, par un canal latéral 8, à un réservoir, ou cuvette, 9 rempli d'un milieu connu sous le nom de "tampon stringent", qui agit dans la chambre 7 après l'amplification PCR.

La chambre 7 comprend divers matériaux entrant en jeu dans l'amplification d'un brin d'ADN, conditionnés sous forme de matière sèche, à savoir : les bases azotées
A,C,T,G, l'enzyme de polymérisation (une polymérase), et des amorces comportant des marqueurs fluorescents.

On trouve encore, en aval de la chambre 7 de PCR, une chambre 10 comportant un réseau de puits miniatures tels que, par exemple, le réseau décrit dans la demande de brevet français n" 95 13 878 déposée le 22 novembre 1995 au nom de la demanderesse. Le réseau peut compter par exemple 200 puits miniatures. Chaque puits est garni de sondes pour un but que l'on décrira plus loin.

Le réseau peut ainsi prendre la forme d'une plaquette de verre placée dans la chambre 10 formée par embossage du complexe 1, de manière que les puits du réseau se remplissent de liquide en provenance du canal central 4.

En variante, le réseau de puits peut être formé par embossage du feuillet 1, comme les diverses cuvettes et canaux du circuit suivant l'invention.

Un ou plusieurs réservoirs, ou cuvettes, 11,12 de liquide de rinçage sont disposés entre la chambre 7 et le réseau contenu dans la chambre 10, ces réservoirs étant raccordés au canal central 4 par des canaux latéraux 13,14 respectivement. Le liquide débité par les réservoirs 11,12 sert à rincer les puits miniatures après hybridation des segments de molécules d'ADN, comme on le verra plus loin, de manière à évacuer de ces puits tout segment d'ADN non greffé sur les sondes placées dans les puits. Le liquide de rinçage et lesdits segments non greffés se rassemblent alors dans une cuvette ou chambre collectrice 15. A l'aval de celle-ci, on trouve un canal 16 servant d'évent, ce canal traversant un filtre hydrophobe 17 perméable à l'air mais imperméable aux liquides. Ce filtre empêche ainsi des fuites vers l'extérieur de liquide contenu dans le circuit, et donc une pollution de l'environnement par ce liquide.

Le circuit fluidique intégré d'analyse biologique représenté à la figure 1 présente, à titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, une largeur de 2,5 cm et une longueur de 6 cm. Les dimensions des réservoirs et chambres formés dans le complexe se mesurent en millimètres. Les canaux de liaison présentent typiquement une section de 150 um x 150 um. Le complexe 1 dans lequel sont formés ces canaux, réservoirs et chambres peut être formé d'une feuille d'aluminium de 40 um d'épaisseur, recouverte d'une couche de 15 um de polyéthylène.

Il apparaît maintenant que les canaux, cuvettes ou chambres du circuit suivant l'invention comprennent chacun un élément de paroi formé dans un matériau déformable sous pression, cet élément étant opposé à un autre élément de paroi, indéformable, ces éléments délimitant ensemble un volume pouvant recevoir un fluide.

Lorsqu'on écrase l'élément déformable, celui-ci sort d'une première position pour venir dans une deuxième position où il est appliqué contre l'élément indéformable, après expulsion du volume de liquide antérieurement contenu entres les surfaces en regard de ces éléments.

On a représenté très schématiquement, à la figure 2, les organes essentiels d'un appareil 20 d'exploitation du circuit de la figure 1, en perspective et en coupe par un plan passant par le canal central 4 d'un circuit fluidique installé dans l'appareil. Dans le cas d'un circuit conçu pour réaliser l'analyse d'un échantillon de matériau biologique faisant intervenir une amplification
PCR, l'appareil 20 comprend essentiellement des moyens de support (non représentés) du circuit fluidique intégré, un galet 21 en matériau élastique, des moyens de chauffage par rayonnement infrarouge 22 et des moyens de lecture 23. Le galet 21 est agencé pour écraser séquentiellement l'entrée 3, le canal 4, le filtre 5, les réservoirs 6,9,11,12, la cuvette ou chambre 7, comme on le décrira plus loin. On a représenté en 21A à la figure 1, en trait interrompu, la projection du galet 21 dans le plan du circuit, en position de départ. L'axe du galet 21 est motorisé de manière que ce galet puisse rouler sur le circuit, dans le sens de la flèche F, suivant une trajectoire rectiligne parallèle à l'axe du canal central 4.

Des moyens de chauffage 22, schématisés par un faisceau de rayonnement infrarouge focalisé par une lentille 24 sur la chambre 7, assure l'amplification PCR d'un échantillon d'ADN à analyser. On sait que cette technique permet d'amplifier une séquence d'ADN plusieurs milliers de fois en quelques dizaines de minutes. Elle s'obtient par des cyclages thermiques, par exemple un chauffage à 90" suivi par un refroidissement à 600, commandés par les moyens de chauffage 22.

Les moyens de lecture 23 sont disposés au droit du réseau de puits miniatures contenu dans la chambre 10 et sont constitués par une matrice de cellules photosensibles disposées au pas des puits pour délivrer des signaux représentatifs du contenu de ces puits. Les puits miniatures constituent des chambres d'hybridation de brins ou segments d'ADN formés dans la chambre de PCR 7, avec des "sondes" fixées dans ces chambres, brins qui se greffent sur ces sondes. Ces brins sont marqués par les amorces de manière à être fluorescents, ce qui permet leur détection à l'aide du réseau de cellules photosensibles, et donc l'identification des brins ou segments d'ADN constituant l'échantillon d'ADN analysé.

Le circuit de la figure 1 et l'appareil de la figure 2 fonctionnent alors comme suit. On charge le circuit d'un échantillon de matière biologique à analyser, tel qu'un échantillon contenant de l'ADN. Celui-ci est introduit dans l'entrée 3 du circuit suivant l'invention, par exemple avec une pipette. Cette entrée est ensuite fermée par tout moyen convenable. Le circuit est ensuite placé dans l'appareil de la figure 2, entre des moyens de support constitués par une platine (non représentée) et le galet 21. Celui-ci se trouve initialement dans la position repérée 21A à la figure 1. Le galet est porté par un axe X mobile parallèlement à la platine de manière que le galet roule sur le circuit en écrasant successivement et séquentiellement les formes en relief du complexe 1 du circuit sur lequel il porte, formes qui délimitent les canaux, réservoirs et chambres décrits plus haut. En variante, le galet 21 pourrait occuper une position fixe et le circuit déplacé en translation contre ce galet par des moyens adaptés.

Le galet écrase d'abord l'entrée 3 de manière à refouler son contenu dans le canal 4 et le filtre 5. La génératrice de contact du galet 21 avec le circuit atteint alors la position 21B, tangente au réservoir 6 contenant le milieu liquide dit "tampon de PCR". La suite du déplacement du galet 21 provoque alors l'écrasement de ce réservoir et donc le refoulement de son contenu dans le filtre 5, à travers le canal 6'.

On remarquera à cet égard que la position inclinée du canal 6' sur le canal 4, ces canaux définissant un angle a aigu s'ouvrant vers l'entrée 3, assure que le galet 21 n'obture pas le canal 6' par pression avant la vidange totale du réservoir 6.

On remarquera aussi que le galet 21, en écrasant progressivement le canal 4 en même temps que le réservoir 6, assure que le contenu de celui-ci ne reflue pas vers l'entrée 3. Ce contenu ne peut alors que traverser le filtre 5 avant de se rassembler dans la chambre de PCR 7 où il est nécessaire à l'opération d'amplification PCR qui doit s'y développer. Comme indiqué plus haut, le filtre 5 a pour fonction de retenir des débris de matériaux (des morceaux de membranes cellulaires par exemple) qui ne doivent pas pénétrer dans la chambre 7 de PCR.

Les moyens de chauffage 22 sont alors activés pour assurer le cyclage thermique des matériaux contenus dans la chambre de PCR, entre 60 et 90 , suivant 20 à 30 cycles de 2 minutes par exemple. Ce cyclage thermique permet de multiplier les fragments d'ADN et accroît fortement la sensibilité de la détection ultérieure, par les moyens de lecture 23, du contenu des puits miniatures du réseau contenu dans la chambre 10. Pendant cette amplification, le galet est naturellement arrêté dans la position 21C.

Après l'amplification, quand le galet dépasse la position 21C, c'est le réservoir 9 de tampon stringent qui est écrasé par le galet et qui se vide dans la chambre 7 de PCR. Le rouleau s'arrête alors ensuite dans la position 21D.

Les brins d'ADN formés dans la chambre 7 se retrouvent alors dans les puits de la chambre 10 où ils peuvent s'hybrider avec les sondes sélectivement implantées dans ces puits. Après hybridation, les fragments d'ADN non fixés sont chassés de ces puits par le rinçage opéré par le vidage des réservoirs 11 et 12 successivement écrasés par le galet 21 qui s' arrête en position 21E.

Comme on l'a vu plus haut, les puits sont équipés de sondes, qui sont des fragments d'ADN synthétisés susceptibles de reconnaître et permettre l'hybridation dans les puits des brins d'ADN résultant de l'amplification PCR. Après le greffage des brins ayant reconnu une sonde compatible, les brins non greffés sont chassés par le liquide de rinçage contenu dans les réservoirs 11 et 12, dans la cuvette ou chambre collectrice 15. Celle-ci communique avec le canal 7 d'évent et le filtre 17, la mise à l'air établie par le canal 16 permettant aux fluides propulsés par le galet 21 de progresser dans le circuit suivant l'invention.

Les brins greffés dans les puits sont identifiés par les fluorescences détectées dans ces puits par les cellules photosensibles des moyens de lecture 23. La chambre 10 fonctionne ainsi en "chambre de détection" pour permettre la lecture des fragments issus des gènes contenus dans l'échantillon d'ADN analysé. Dans une application au diagnostic médical par exemple, cette lecture permet l'identification de tel ou tel agent pathogène.

Le schéma de la figure 3 explique le fonctionnement d'une variante du circuit fluidique intégré de la figure 1. Le circuit de la figure 3 est constitué, comme celui de la figure 1, d'un feuillet souple et déformable 1', constitué par un complexe aluminium/polyéthylène par exemple, et d'une plaque 2' indéformable, en verre ou en matière plastique par exemple.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, la plaque 2 est plane et les canaux, cuvettes, chambres et réservoirs sont formés dans le complexe 1, collé ou soudé à la plaque. C'est ainsi que ces canaux, cuvettes, chambres et réservoirs comprennent chacun un élément de paroi déformable formé dans le complexe. Le passage du galet 21 sur ces éléments de paroi, débordant des plans de soudure ou de collage du complexe sur la plaque, écrase ceux-ci en chassant leur contenu. Dans la variante de la figure 3, les canaux, cuvettes, chambres et réservoirs sont creusés dans la surface de la plaque 2' et le complexe 1' est plan et soudé sur cette surface.

Les canaux, cuvettes, chambres et réservoirs comportent toujours un élément de paroi déformable et celui-ci est initialement plan et surplombe une cavité telle que la cavité 9' représentée à la figure 3. Lorsque le galet 21 de l'appareil représenté à la figure 2 passe sur un tel élément de paroi, celui-ci s'effondre sous la pression exercée par le galet, comme représenté à la figure 3, pour s'appliquer contre la surface du fond de la cavité 9', en en chassant le contenu, par exemple dans un canal adjacent (non représenté), jouant le rôle du canal 8 du circuit de la figure 1.

La formation des espaces correspondant aux canaux, cuvettes, chambres et réservoirs évoqués ci-dessus, dans la plaque 21, peut être obtenue par moulage de la plaque 2' contre une matrice présentant des pleins correspondant aux creux à former dans la plaque. D'autres procédés de formation de ces creux pourraient être utilisés, par exemple des procédés de gravure mécanique ou chimique.

Suivant un autre mode de réalisation du circuit suivant l'invention, qui découle évidemment de ceux décrits ci-dessus, les volumes de certains canaux, cuvettes, etc... pourraient être délimités dans le feuillet plastiquement déformable alors que les volumes d'autres canaux ou cuvettes seraient délimités dans la plaque indéformable.

On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 pour décrire un procédé de fabrication du circuit suivant l'invention, par exemple celui représenté à la figure 1.

Il apparaîtra évidemment à l'homme de métier que ce procédé est immédiatement transposable au circuit représenté à la figure 3.

On a tout d'abord illustré aux figures 4A à 4D un procédé de fabrication de capsules frangibles conçu pour constituer les divers réservoirs de fluide prévus dans le circuit fluidique suivant l'invention. Ces capsules sont conçues pour être installées dans les cuvettes 6,9,11,12 du circuit de la figure 1 et pour se déchirer sous l'effet d'écrasement développé sur elles par le galet 21, et laisser ainsi échapper leur contenu (voir figure 4D), qui s'écoule alors dans le circuit suivant le programme qui résulte de la topologie de ce circuit et de la séquence de passage du galet 21 sur ce dernier.

A la figure 4, on a représenté une feuille de matière plastique souple 26, en polyéthylène de 10 pm d'épaisseur par exemple, disposée au-dessus d'une matrice 27 d'alvéoles 281, 282, 283, etc., qui communiquent avec la face de la matrice 27 qui est opposée à celle dans laquelle sont creusées ces alvéoles, par des canaux 291, 292, 293, etc., respectivement.

On applique la feuille 26 sur les alvéoles 28i, comme représenté à la figure 4A et on met l'autre face de la plaque 27 en communication avec une source de vide (non représentée) qui plaque la feuille 26 contre le fond des alvéoles.

On remplit ensuite les alvéoles avec le liquide à y emprisonner (figure 4D), on recouvre les alvéoles pleines avec une deuxième feuille de matière plastique 30 qu'on soude sur la feuille 26 autour du débouché de chaque alvéole (figure 4C) et on détache à l'emporte-pièce 31 chacune des capsules 32l, 322, etc... ainsi formées.

Celles-ci sont ensuite mise en place dans le circuit suivant l'invention comme on va maintenant l'expliquer en liaison avec la figure 5.

Sur cette figure, on a représenté une bande 33 du complexe aluminium/polyéthylène évoqué ci-dessus, entrant dans une presse 34 comportant un outil conçu pour embosser, sur des plages successives de cette bande, le circuit fluidique représenté à la figure 1. Les plages embossées passent ensuite dans un ou plusieurs postes de chargement tel que le poste 35, pour charger ces plages avec des capsules frangibles 32i rangées sur un plateau 36, ou avec d'autres organes du circuit (filtres, plaque de puits miniatures, etc...).

Le poste de chargement peut prendre la forme de ceux couramment utilisés dans l'industrie électronique pour déposer des composants sur des cartes de circuit. Un même poste peut être programmé pour déposer des capsules de plusieurs types et d'autres organes dans les circuits fluidiques suivant l'invention. En variante, on peut prévoir plusieurs postes successifs spécialisés chacun dans le dépôt d'un seul type de capsule ou autre organe.

On a représenté à la figure 5 un seul tel poste de chargement pour la clarté du dessin mais on comprend que d'autres postes pourraient être échelonnés sur la trajectoire des circuits pour les garnir progressivement avec les diverses capsules et autres organes qu'ils doivent recevoir. C'est ainsi que la ligne de fabrication représentée à la figure 5 comprend un poste 37 de chargement en réseaux de puits miniatures, réseaux qui prennent place dans la chambre d'hybridation 10 (voir figure 1).

Quand toutes les alvéoles et chambres du complexe embossé sont garnies des capsules frangibles, filtres, réseaux de puits, etc... prévus, le complexe ainsi garni reçoit la plaque 2 indéformable qui emprisonne ces divers éléments. La plaque 2 est soudée au complexe 1 par tout moyen connu, soudure par ultrasons, collage par adhésif activé sous rayonnement UV, etc., etc...

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que les circuits fluidiques représentés pourraient prendre une forme autre que celle qui est adaptée à une analyse biologique faisant intervenir une amplification PCR, une hybridation dans un réseau de puits miniatures et une lecture par détection de marqueurs fluorescents. On sait en effet qu'une autre biotechnologie de reconnaissance de molécules biologiques (agents infectieux, allergènes, marqueurs) connue sous le nom d'ELISA, procède à cette reconnaissance par l'identification directe de ces molécules biologiques. Un circuit fluidique suivant l'invention, adapté à la mise en oeuvre de cette technique, comprend alors des moyens pour préparer un échantillon à analyser (filtre, diluant), une matrice de reconnaissance comprenant des anticorps de capture, des moyens de rinçage et des anticorps de révélation.

L'appareil d'exploitation d'un tel circuit comprend des moyens de lecture adaptés à ces anticorps.

De même, la présente invention n'est pas limitée à un circuit fluidique conçu pour exécuter des processus d'analyse biologique dans leur intégralité. Un tel circuit pourrait assurer seulement une partie des diverses opérations successives d'un processus d'analyse complet, telles que, par exemple, les opérations correspondant à la préparation d'échantillons de matière fluide tels que des échantillons à analyser ou des réactifs entrant dans ces mêmes processus d'analyse.

On comprend qu'un circuit fluidique suivant l'invention pourrait aussi être adapté à l'exécution de tel ou tel processus d'analyse purement chimique, caractérisé par une séquence programmée d'opérations telles que des opérations de dilution, de mélange avec un ou des réactifs, d'observation ou de mesure de phénomènes caractérisant des réactions intermédiaires ou finales.

De même, l'appareil d'exploitation du circuit suivant 1 invention pourrait comprendre des moyens de chauffage d'au moins une des cuvettes d'un circuit fluidique conçu pour une autre application que l'analyse d'un échantillon de matière biologique faisant intervenir une amplification PCR, par exemple dans le cadre d'un autre processus d'analyse biologique ou chimique.

Il apparaît ainsi que l'invention trouve application à tout processus faisant intervenir des fluides dont les actions sont organisées suivant une séquence prédéterminée. Le circuit suivant l'invention, de fabrication peu coûteuse, prêt à l'emploi et à usage unique, est susceptible de très nombreuses applications.

Dans le domaine des biotechnologies, il automatise des processus complexes qui peuvent alors être exécutés à moindre coût par du personnel de moindre qualification que dans la technique antérieure, sur les lieux mêmes où l'on doit disposer du résultat de ces analyses (ateliers de fabrication et de contrôle de produits agroalimentaires, par exemple).

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Circuit fluidique intégré d'exécution d'un processus de préparation ou d'analyse d'un échantillon de matière fluide, du type qui comprend au moins une entrée (3) pour l'injection dudit échantillon dans le circuit, au moins une cuvette (6,7,9,11,12) remplie d'une composition de fluide intervenant dans la préparation ou l'analyse de l'échantillon et un réseau de canaux (4,6',8,13,14,16) d'écoulement des fluides présents dans le circuit, caractérisé en ce que l'un au moins de ladite entrée (3), ladite cuvette (6,9,10,11,12) et lesdits canaux (4,6',8,13,14,16) comprend un élément de paroi déformable entre une première position où il autorise la présence d'un fluide sous sa surface et une deuxième position où il est appliqué contre une surface indéformable placée en regard, après expulsion du fluide contenu entre lesdites surfaces.

2. Circuit conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque rigide (2;2') et un feuillet (1;1') en un matériau plastiquement déformable fixé sur ladite plaque rigide, des éléments des surfaces en regard de ladite plaque et de ladite feuille délimitant le volume intérieur de chacun desdits canaux, cuvettes et entrée.

3. Circuit conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un desdits volumes est formé dans ledit feuillet (1).

4. Circuit conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un desdits volumes est creusé dans la plaque rigide (2').

5. Circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits canaux, cuvette et entrée sont agencés de manière à pouvoir être écrasés séquentiellement par un galet (21) en matériau élastique roulant sur ledit circuit suivant une trajectoire rectiligne.

6. Circuit conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un canal central (4) rectiligne raccordé, à une extrémité, à l'entrée (3), et au moins une cuvette (6,9,11,12) disposée latéralement par rapport audit canal central (4) et raccordée à celui-ci par un canal latéral (6',8,13,14) incliné sur l'axe du canal central (4) d'un angle (a) aigu s'ouvrant vers l'entrée (3) du circuit.

7. Circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, appliqué à l'analyse d'une molécule d'ADN, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre (7) d'amplification PCR et une chambre (10) d'hybridation.

8. Circuit conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que ladite chambre d'hybridation prend la forme d'un réseau de puits miniatures garni chacun de sondes.

9. Circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'extrémité du canal central (4) opposé à l'entrée (3), une chambre de collection (15) des fluides déplacés.

10. Circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un canal (10) d'évent des cuvettes et canaux.

11. Circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, appliqué à l'exécution d'un dosage immuno-enzymatique par la technique ELISA.

12. Appareil d'exploitation du circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de support dudit circuit (1,2 ; l',2'), un galet (21) en matériau élastique et des moyens (X) pour faire rouler ledit galet sur ledit circuit (1,2 ; 1',2') de manière à écraser séquentiellement les canaux, cuvette et entrée du circuit (1,2 ; 1',2') pour l'exécution d'un processus d'analyse ou de préparation d'un échantillon de matière fluide injecté à l'entrée (3) du circuit (1,2 1',2').

13. Appareil conforme à la revendication 12, adapté à un circuit fluidique intégré d'analyse de molécules d'ADN, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (22, 24) de cyclage thermique du contenu d'une chambre d'amplification PCR présente dans le circuit et des moyens de lecture (23) du contenu d'une chambre d'hybridation (10) également présente dans ledit circuit.

14. Appareil conforme à la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage d'au moins une cuvette.

15. Procédé de fabrication d'un circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on forme des canaux, cuvettes et une entrée du circuit dans un premier élément généralement plan formant partie de ce circuit, on insère des capsules frangibles de fluides, et d'autres organes, dans lesdites cuvettes du circuit et on fixe un deuxième élément généralement plan contre ledit premier élément, pour fermer lesdites cuvettes.

16. Procédé conforme à la revendication 15, caractérisé en ce qu'on forme lesdits canaux, cuvettes et entrée par embossage d'un feuillet (1,1') en un matériau déformable plastiquement, constituant ledit premier élément.

17. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce qu'on réalise lesdites capsules frangibles par déformation sous vide d'une feuille de matière souple (figure 4A), remplissage d'alvéoles formées par aspiration locale de ladite feuille avec un fluide prédéterminé (figure 4B), scellement desdites alvéoles par soudure d'une deuxième feuille sur la première (figure 4C) et individualisation des capsules ainsi formées (figure 4D).